DE69821273T2

DE69821273T2 - Verfahren zur Herstellung von Glasscheiben und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE69821273T2
Application number: DE1998621273
Authority: DE
Inventors: Kenneth Melvin Garswood Fyles; Peter Jack Stratford-on-Avon Pennells
Original assignee: Pilkington Automotive Ltd; Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd; Pilkington Automotive Ltd
Priority date: 1997-03-15
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: EP0864545B1; DE69821273D1; GB9705426D0; EP0864545A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochleistungs-Sonnenschutz-Glasplatten zur Verwendung bei der Kraftfahrzeug-Verglasung und die Verwendung der Glasplatten für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Verglasungen.
Bereits früher wurde in der EP 0 469446B vorgeschlagen, grüngetönte, ultraviolettes Licht absorbierende Gläser zur Verwendung bei der Kraftfahrzeug-Verglasung herzustellen, indem ein Färbemittelteil verwendet wird, der Eisen in einer Menge von mindestens 0,85 Gew.-% und bis zu 0,5% Cer enthält. Um das gewünschte Absorptionsvermögen für ultraviolette Strahlung zu erreichen, schlägt dieses Patent vor, entweder mehr als 0,2 Gew.-% Cer oder ein ungewöhnlich niedriges Verhältnis von Eisen(II) zu Eisen(III) zu verwenden, so daß das Verhältnis von Eisen (II) (berechnet als Gewicht von Eisen(II)-oxid) zu Gesamteisen (errechnet als Gewicht von Eisen(III)-oxid) etwa 0,16 ist. Alle Beispiele betreffen Gläser mit einer Dicke von 3,9 mm.
EP 0 598305A betrifft gleichermaßen grüngetönte, ultraviolettes Licht absorbierende Gläser zur Verwendung bei der Kraftfahrzeug-Verglasung, schlägt aber vor, das gewünschte Absorptionsvermögen für ultraviolettes Licht durch Verwendung erhöher Konzentrationen an Titandioxid anstelle von entweder Cerdioxid oder des niedrigen Verhältnisses von Eisen(II) zu Eisen(III), das in der EP 0 469446B verwendet wird, zu erreichen. Die 24 Beispiele in dieser Anmeldung haben alle Gesamteisengehalte im Bereich von 0,65% und 0,93%; 21 der 24 enthalten Titandioxid in einer Menge von 0,15 Gew.-% oder mehr.
EP 0 812678A , WO-A-94 25407 und EP 0 565835A beziehen sich alle gleichermaßen auf grüngetönte, ultraviolettes Licht absorbierende Gläser zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Verglasungen, wobei alle Gläser bis zu etwa 1 Gew.-% Gesamteisen als Färbemittel enthalten.
EP 0 812678A , die nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, gibt an, daß eine Glaszusammensetzung, die zur Verwendung bei der Herstellung von 3 mm dicken monolithischen gehärteten Verglasungen mit einer Lichtdurchlässigkeit von mindestens 70% und einer geringen Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze optimiert wurde, auch in der Form einer getönten Lage, die auf eine klare Glaslage laminiert ist, um eine laminierte Fahrzeugverglasung zu bilden, die eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von mindestens 75% hat, verwendet werden kann.
WO-A-94 25407 und EP 0 565835A beschreiben jeweils die Verwendung eines solchen Glases, d. h. eines grün-getönten Glases mit Absorptionsvermögen für ultraviolette Strahlung, das bis zu etwa 1 Gew.-% Gesamteisen enthält, in monolithischer oder laminierter Form (offensichtlich werden zwei Scheiben derselben Zusammensetzung aufeinander laminiert) in Kraftfahrzeug-Verglasungen.
Auch die EP 0 644164A bezieht sich auf ein Eisen-enthaltendes Sonnenschutzglas zur Verwendung bei der Kraftfahrzeug-Verglasung (entweder in monolithischer oder laminierter Form) und zielt darauf ab, optimale Eigenschaften bei einer Glasdicke im Bereich von 3,0 bis 3,3 mm zu erzielen. Das einzige Beispiel hat einen Färbemittelanteil, der 0,95 Gew.-% Eisen (berechnet als Eisen(III)-oxid) umfaßt und ein Verhältnis Eisen(II) (berechnet als Gewicht an Eisen(II)-oxid) zu Gesamteisen (berechnet als Gewicht an Eisen(III)-oxid) von 0,30 hat.
EP 0 644164A betrifft die Herstellung eines Sonnenschutzglases dessen Eigenschaften für eine Kraftfahrzeugverwendung gegenüber einem besonderen üblicherweise verwendeten Glasdickebereich optimiert sind. Es würde normalerweise nicht als wirtschaftlich erachtet, Sonnenschutzglas-Komponenten für andere weniger gängig verwendete Glasdicken im Hinblick auf die betreffenden geringeren Volumina zu optimieren. Wir haben allerdings festgestellt, daß eine getönte Glaszusammensetzung, die im wesentlichen optimale Sonnenschutzeigenschaften für eine Verwendung bei der Herstellung von monolithischen gehärteten Fahrzeugfenstern mit einer Dicke von etwa 3,5 mm, die eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von 70% erfordern, hat, wenn sie bei einer äußeren Standardscheibendicke von etwa 2,1 mm in Verbindung mit einer klaren inneren Scheibe verwendet wird, auch für die Herstellung von laminierte Windschutzscheiben geeignet ist, die eine im wesentlichen optimierte Sonnenschutz-Leistungsfähigkeit für die erforderliche Windschutzscheiben-Lichtdurchlässigkeit von mindestens 75% haben. Außerdem kann dasselbe Glas verwendet werden, um laminierte Seiten- und Rückverglasungen bereitzustellen, die zwei Scheiben derselben getönten Glaszusammensetzung, die jeweils eine Dicke von etwa 1,7 mm haben, aufweisen, wobei die laminierten Verglasungen eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von mindestens 70% haben, was eine im wesentlichen optimierte Sonnenschutz-Leistungsfähigkeit ergibt. Wir haben ferner festgestellt, daß ein Glas mit geeigneten Eigenschaften hergestellt werden kann, indem als Färbemittel Eisen in einer Menge (be rechnet als Fe₂O₃) von 0,9 Gew.-% bis 1,15 Gew.-% und bei einem Verhältnis Eisen(II)-Ion zu Gesamteisen im Bereich 0,18 bis 0,35 verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Glasplatten mit optimierten Eigenschaften für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Verglasung bereitgestellt, das Herstellen einer Glasschmelze, die Eisen als Färbemittel in einer Menge von 0,9 bis 1,15 Gew.-% bei einem Verhältnis Eisen(II) zu Gesamteisen im Bereich von 0,18 bis 0,35 aufweist, und sukzessives Formen einer Glasplatte mit einer Dicke im Bereich von 1,9 mm bis 2,3 mm und einer Glasplatte mit einer Dicke in einem der zwei Bereiche
3,3 mm bis 3,8 mm und
1,5 mm bis 1,8 mm
aus geschmolzenem Glas der Zusammensetzung umfaßt.
In einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird das geschmolzene Glas sukzessiv zu Glasplatten mit zwei unterschiedlichen Dicken geformt, wobei eine Dicke im Bereich 1,9 bis 2,3 mm und eine Dicke im Bereich 1,5 bis 1,8 mm liegt.
In einem besonders bevorzugten Herstellungsverfahren wird das geschmolzene Glas sukzessive zu einer Glasplatte mit drei verschiedenen Dicken geformt, wobei jede der Dicken in einem anderen Bereich der Bereiche 1,9 mm bis 2,3 mm, 3,3 mm bis 3,8 mm und 1,5 mm bis 1,8 mm liegt.
Offensichtlich können die unterschiedlichen (bezüglich der Dicke) Glasplatten in beliebiger Reihenfolge produziert werden, wobei möglicherweise Platten derselben Zusammensetzung, aber zusätzlicher Dicke dazwischen produziert werden können (in der Tat wird in der Praxis ein Band mit einer Zwischendicke unvermeidlich beim Übergang zwischen zwei beliebigen Dicken produziert). Unabhängig von der Produktionsreihenfolge besteht der wichtige Vorteil darin, daß zwei verschiedene Produkte, wobei jedes für einen unterschiedlichen Zweck optimiert ist, produziert werden können, und zwar ohne die zeitaufwendige Notwendigkeit einer Zusammensetzungsänderung und folglich ohne Glasverlust, der aus der Notwendigkeit, die Zusammensetzung zu ändern, resultiert (und mit nur relativ geringem Glasverlust, der unvermeidlich aus der Änderung der Dicke resultiert).
Die Glasdicke von 1,9 mm bis 2,3 mm kann vorteilhafterweise zur Herstellung einer laminierten Kraftfahrzeugwindschutzscheibe verwendet werden, die eine getönte Glasscheibe mit einer Dicke im Bereich von 1,9 mm bis 2,3 mm auf eine klare Glasscheibe laminiert umfaßt, wodurch die Windschutzscheibe eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 75% und eine Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze von weniger von 56% hat.
Das Glas mit einer Dicke von 3,3 mm bis 3,8 mm kann vorteilhafterweise für die Herstellung einer gehärteten Kraftfahrzeugverglasung mit einer Dicke im Bereich von 3,3 bis 3,8 mm verwendet werden, wobei die Verglasung eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 70% und eine Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze von weniger als 46% hat.
Das Glas mit einer Dicke von 1,9 mm bis 2,3 mm kann vorteilhafterweise zur Herstellung von laminierten Kraftfahrzeug-Seitenlichtern oder -Rücklichtern, die zwei Scheiben desselben getönten Glases umfassen, verwendet werden.
Somit werden nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung getönte Glasplatten, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, für die Herstellung von mindestens zwei verschiedenen Kraftfahrzeugprodukten (eins ist eine laminierte Windschutzscheibe) und vorzugsweise für die Herstellung jedes der drei oben beschriebenen Produkte verwendet werden.
Die laminierte Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe, die oben definiert wurde, hat vorzugsweise eine Durchlässigkeit für Sonnenhitze von weniger als 55%. In diesem Produkt hat die Glasscheibe, die Eisen als Färbemittel umfaßt, vorzugsweise einen Dicke von etwa 2,1 mm; die klare Glasscheibe hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 1,5 mm. Es ist bevorzugt, die Scheibe, die Eisen als Färbemittel umfaßt, als die äußere Scheibe zu verwenden.
Die gehärtete Kraftfahrzeug-Verglasung, wie sie oben definiert ist, ist eine Kraftfahrzeugverglasung, die eine gehärtete Glasscheibe umfaßt, die eine Dicke im Bereich von 3,3 mm bis 3,8 mm, vorzugsweise von 3,4 bis 3,6 mm und eine Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze von weniger als 45% hat.
Das laminierte Kraftfahrzeug-Seitenlicht oder -Rücklicht, wie es oben definiert ist, ist eine laminierte Kraftfahrzeug-Verglasung, die eine Seitenverglasung oder rückseitige Verglasung ist, die vorzugsweise zwei Scheiben umfaßt, die jeweils eine Dicke im Bereich von 1,5 mm bis 1,8 mm, insbesondere von 1,6 mm bis 1,75 mm haben, wobei die Verglasung vorzugsweise eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 75% und eine Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze von weniger als 46%, speziell weniger als 45% hat.
Der Gesamteisengehalt des Glases wird als Eisen(III)-oxid berechnet. Die Lichtdurchlässigkeit wird unter Verwendung des C. I. E. Illuminant A über den Wellenlängenbereich von 360 nm bis 780 nm in 10 nm Intervallen gemessen; die Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze (direct solar heat transmission = DSHT) ist die direkte Sonnenhitze, die bei Air Mass 2 (simuliert Sonnenstrahlen, die in einem Winkel von 30° einfallen) durchgelassen wird, gemessen über den Wellenlängenbereich von 300 bis 2100 nm in 50 nm-Intervallen. Alle Durchlässigkeiten, auf die in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen Bezug genommen wird, werden durch Anwendung der Rechteckregel an die gemessenen Werte errechnet.
Geeignete verwendete Verhältnisse Eisen(II) zu Gesamteisen werden leicht mit den meisten modernen Float-Glasanlagen erreicht und erfordern keine speziellen Bedingungen. Es ist allgemein bevorzugt, bei einem Verhältnis von mindestens 0,20 und weniger als 0,27, speziell bei einem Verhältnis zwischen 0,22 und 0,26, zu arbeiten.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten getönten Gläser haben eine grüne Farbe und werden vorzugsweise eine Hauptwellenlänge im Bereich von 495 bis 520 nm und eine Anregungsreinheit von 2 bis 5% aufweisen.
Das Eisenoxid, das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, kann in ein Standard-Natron-Kalk-Kieselsäureglas eingearbeitet sein.
Solche Gläser haben typischerweise eine Zusammensetzung in den folgenden Bereichen:

SiO₂ 65%–75% (Gew.-%)

Na₂O 10%–18%

K₂O 0%–5%

MgO 0%–5%

CaO 4%–14%

Al₂O₃ 0%–5%
Zusätzlich können sie andere Additive enthalten, die Schmelz- und Läuterungshilfsmittel umfassen, z. B. Sulfat- und Kohlenstoffquellen und/oder Verunreinigungen, vorausgesetzt, die spezifizierten Eigenschaften werden erreicht. Wenn dies gewünscht wird, kann Titan zugesetzt werden (z. B. indem Eisen als Ilmenit zugeführt wird), und zwar in Mengen von bis zu etwa 0,5 Gew.-%, obgleich im allgemeinen nicht mehr als Verunreinigungsmengen, d. h. weniger als 0,1%, normalerweise weniger als weniger als 0,05 Gew.-% vorliegen werden, um den Effekt eines Vergelbens der Farbe des Glases zu vermeiden.
Wenn Titan zugesetzt wird, wird die Hauptwellenlänge ansteigen, und zwar möglicherweise auf 540 nm, was von der Menge des vorliegenden Titans abhängt, obgleich Hauptwellenlängen von weniger als 515 nm bevorzugt sind.
Cobalt kann in Spurenmengen zugesetzt werden, um die Farbe des Glases zu modifizieren.
Die beigefügte Tabelle 1 gibt Details der Färbemittelzusammensetzung, Scheibendicke und entsprechende Eigenschaften für Beispiele von gehärteten monolithischen Kraftfahrzeug-Verglasungen an.
In jedem Fall ist die Verglasung aus einem Glas hergestellt, das durch Einarbeitung der Färbemittel in ein Grundglas hergestellt wird, wobei letzteres in Gew.-% enthält:

72,8% SiO₂

1,0% Al₂O₃

12,9% Na₂O

0,6% K₂O

8,4% CaO

4,0% MgO

0,2% SO₂
Der Gesamteisengehalt ist in Gew.-% Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃) spezifiziert, wobei davon ausgegangen wird, daß das gesamte Eisen als Eisen(III)-oxid vorliegt. Bezugnahmen auf das Verhältnis Eisen(II) zu Gesamteisen in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich auf Verhältnisse, die optisch bestimmt wurden und durch die folgende Formel angegeben werden, worin T_{1000 nm} die prozentuale Durchlässigkeit für Strahlung mit einer Wellenlänge von 1000 nm durch eine Glasprobe mit einer Dicke von L mm ist und Fe₂O₃ der Gesamteisengehalt des Glases (errechnet als Eisen(III)-oxid) als Gew.-% ist.
Der resultierende Wert stellt den Anteil des Eisengehalts dar, der in Form von Eisen(II) (im Gegensatz zu Eisen(III)) vorliegt. LT stellt den prozentualen Anteil des sichtbaren Lichts dar, der durchgelassen wird, und DSHT stellt die Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze dar, beide gemessen und errechnet wie oben beschrieben. "UV ISO" ist die Durchlässigkeit des Glases für ultraviolette Strahlung im Wellenlängenbereich 280 nm bis 380 nm in 10 nm-Intervallen gemäß ISO 9050, während "UV-Parry Moon" die Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlung, gemessen über den Wellenlängenbereich 30 nm bis 400 nm in 10 nm-Intervallen bei Parry Moon 1940-Observer-Bedingungen bei Air Mass 2 ist.
Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften von beispielhaften laminierten Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben, die unter Verwendung einer getönten äußeren Scheibe der spezifizierten Dicke aus der Glaszusammensetzung von Beispiel 5, Beispiel 6 oder Beispiel 9, laminiert auf eine klare innere 2,1 mm dicke Scheibe mit einer 0,76 mm Polyvinylbutyral-Zwischenschicht produziert wurden.
Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften von beispielhaften laminierten Kraftfahrzeug-Seitenverglasungen, die zwei getönte Scheiben, jeweils mit der spezifizierten Dicke, aus der Glaszusammensetzung von Beispiel 5 oder Beispiel 6 mit einer 0,76 mm Polyvinylbutyral-Zwischenschicht aufeinander laminiert umfassen.
Bei Betrachtung der Verglasungen, die unter Verwendung der Gläser der Beispiele 5 und 6 erhalten wurden, wird deutlich, daß

(a) eine Hochleistungs (DSHT 44,0% und 42,3%)-Sonnenschutz-Kraftfahrzeug-Hartverglasung mit einer Dicke von 3,5 mm, die zur Verwendung dort, wo eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 70% verlang wird, z. B. für Vorderseitenverglasungen geeignet ist (Tabelle 1),
(b) Hochleistungs (DSHT von 54,4% und darunter)-Sonnenschutz-Kraftfahrzeug-Laminatwindschutzscheiben mit einer äußeren Scheibe, die etwa 2,1 mm dick ist (Regulierungsminimum 75% Lichtdurchlässigkeit, siehe Tabelle 2) und
(c) Hochleistungs (DSHT 43,6% und darunter)-Sonnenschutz-Kraftfahrzeug-Laminatverglasungen mit einer Dicke von etwa 4 mm (einschließlich einer 0,76 mm dicken Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral), die zur Verwendung dort, wo eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 70% verlangt wird, z. B. für Vorderseitenverglasungen, geeignet sind (Tabelle 3)

TABELLE 2
TABELLE 3

Claims

Verfahren zur Herstellung von Glasplatten mit optimierten Eigenschaften für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Verglasung, das Herstellen einer Glasschmelze, die Eisen als Färbemittel in einer Menge von 0,9 bis 1,15 Gew.-% bei einem Verhältnis Eisen(II) zu Gesamteisen im Bereich von 0,18 bis 0,35 aufweist, und sukzessives Formen einer Glasplatte mit einer Dicke im Bereich von 1,9 mm bis 2,3 mm und einer Glasplatte mit einer Dicke in einem der zwei Bereiche 3, 3 mm bis 3, 8 mm und 1,5 mm bis 1,8 mm aus geschmolzenem Glas der Zusammensetzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das geschmolzene Glas sukzessiv zu Glasplatten mit zwei unterschiedlichen Dicken geformt wird und eine Dicke im Bereich 1,9 bis 2,3 mm und eine Dicke im Bereich 1,5 bis 1,8 mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das geschmolzene Glas sukzessiv zu Glasplatten mit drei verschiedenen Dicken geformt wird und jede der Dicken in einem anderen der Bereiche 1,9 bis 2,3 mm, 3,3 bis 3,8 mm und 1,5 bis 1,8 mm liegt.
Verwendung getönter Glasplatten, die nach dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt wurden, zur Herstellung: (a) einer laminierten Windschutzscheibe, welche eine getönte Glasscheibe, die eine Dicke im Bereich von 1,9 mm bis 2,3 mm hat, auf eine klare Glasscheibe laminiert aufweist, wodurch die Windschutzscheibe eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 75% und eine Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze von weniger als 56% hat, und entweder (b) einer gehärteten Kraftfahrzeug-Verglasung, die eine Dicke im Bereich von 3,3 mm bis 3,8 mm hat, wobei die Verglasung eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 70% und eine Durchlässigkeit für direkte Sonnenhitze von weniger als 46% hat, oder (c) eines laminierten Kraftfahrzeug-Seitenlichts oder -Rücklichts, das zwei Scheiben desselben getönten Glases aufweist.
Verwendung der getönten Glasplatten nach Anspruch 4 für jedes der Produkte (a) und (c), die in Anspruch 4 definiert sind.
Verwendung der getönten Glasplatten nach Anspruch 4 zur Herstellung jedes der in Anspruch 4 definierten Produkte (a), (b) und (c).